|
Металлопротеины
К металлопротеинам относятся белки, в составе которых содержатся атомы металлов. Металлы очень часто включаются в структуру белка в составе сложных металлоорганических комплексов (т.н. железо – в составе гема, кобальт – в составе кобаламина и др.).
Если белок содержит в своем составе отдельные атомы металлов, то они, как правило, соединены координационными связями с аминокислотными остатками полипептидной цепи апопротеина.
К металлопротеинам относятся следующие широко распространенные белки:
ферритин и трансферрин, а также железосерные белки дыхательной цепи митохондрий – содержащие Fe;
алкогольдегидрогеназа, РНК-полимераза и ДНК-полимераза, матриксные металлопротеиназы – содержащие Zn;
цитохромоксидаза, супероксиддисмутаза и церуллоплазмин – содержащие Сu;
ксантиноксидаза и нитрогеназа – содержащие Мо;
метилмалонил-КоА-мутаза – содержащая Со;
Mn-супероксиддисмутаза – содержащая Mn и многие другие.
Как можно заметить из выше приведенных примеров, металлопротеины часто проявляют каталитические свойства, являясь ферментами. Они, как правило:
входят в активный центр фермента (его каталитическую часть) и принимают непосредственное участие в катализе;
обеспечивают связывание активного центра фермента и субстратом;
выступают в роли доноров и акцепторов электронов в окислительно-восстановительных реакциях.
Рассмотрим особенности строения некоторых представителей широко распространенных в живых организмах металлопротеинов.
Железосерные белки дыхательной цепи митохондрий. Включают в свой состав один или несколько атомов железа, связанных с атомами неорганической серы или атомами серы, входящими в состав остатков цистеина, включенных в состав полипептидной цепи апопротеина (рис. 37).
Рис. 37. Разновидности железосерных белков, содержащие в своем составе разные виды железосерных центров. А – железосерный центр типа (Fe-S), содержащий 1 атом железа; Б- железосерный центр типа (2Fe-2S) , содержащий 2 атома железа (D. L. Nelson, M. M Cox, 2004)
Являясь металлом переменной валентности, железо обеспечивает участие железосерных белков в окислительно-восстановительных процессах и в том числе переносе электронов по дыхательной цепи митохондрий.
Ферритин. Представляет собой очень крупный по массе белок, состоящий из 24 полипептидных цепей, образующих его отдельные субъединицы (рис. 38). Объединенные в единую молекулу субъединицы образуют оболочку, которая окружает центральное ядро, содержащее гидроксифосфат железа. Одна молекула ферритина может связывать от 4000 до 5000 атомов железа.
Рис. 38. Модель молекулы ферритина.
Ферритин содержится в цитоплазме клеток ретикулоэндотелиальной системы. Он участвует в депонировании железа в организме, преимущественно в клетках печени.
Cu-Zn-супероксиддисмутаза. Представляет собой широко распространенный в цитозоле клеток эукариот фермент. Она обеспечивает дисмутацию (распад) супероксидного аниона-радикала и по этой причине обеспечивает защиту клетки от ее повреждения свободными радикалами.
Сu-Zn-супероксиддисмутаза представляет собой гомодимер. Она состоит из двух идентичных полипептидных цепей (рис. 39). Каждая из полипептидных цепей присоединяет к себе по одному атому цинка и меди. Атомы металлов связываются с остатками гистидина и аспарагиновой кислоты и создают локальный положительный заряд в активном центре фермента. За счет этого отрицательно заряженная молекула субстрата (супероксидного аниона) приобретает возможность связываться с активным центром.
Помимо Cu-Zn-супероксиддисмутазы, известны другие формы этого энзима, которые содержат в своем составе другие металлы. Так бактериальная супероксиддисмутаза содержит в составе атом марганц, а митохондриальный фермент – атом железа.
Рис. 39. Модель димера Cu-Zn-супероксиддисмутазы
К сантиноксидаза. Представляет крупный белок, содержащий в своем составе 2 атома молибдена (рис. 40). Помимо молибдена в его структуру включается также 8 атомов железа, формирующих в нем железосерные центры, аналогичные таковым в железосерных белках дыхательной цепи митохондрий (2Fe-2S, рис.40) и 2 флавиновые простетические группы (ФАД).
Атомы молибдена входят в структуру молибденоптерина, который включается в состав каталитической части активного центра фермента (рис. 41).
Рис. 40. Модель молекулы ксантиноксидазы (атом молибдена, включенный в структуру молибденоптерина, обозначен желтым цветом) .
Рис. 41. Положение атома молибдена в составе молибденоптерина
Ксантиноксидаза содержится в цитоплазме клеток и играет важную роль в распаде пуриновых азотистых оснований.
Do'stlaringiz bilan baham: |
